第四讲 砂处理工艺设备

铸造设备及其自动控制主讲孙清洲第四讲砂处理工艺设备砂处理工艺设备第一节湿型砂制备系统一个完善的砂处理工艺过程包括：旧砂处理，新砂、煤粉、粘土等原材料的处理，型砂的制备等子系统。一、旧砂的处理旧砂：经浇注落砂后的砂子旧砂的特点：高温、有部分砂团、混有铁杂物及芯头、含有一定的灰分旧砂的处理过程：落砂---磁选Ⅰ--破碎Ⅰ---磁选Ⅱ---筛分---冷却----储存备用砂处理工艺设备二、新砂的处理新砂的特点：水分高，混有杂物新砂的处理：原新砂---筛分—烘干—冷却—筛分—储存备用煤粉、粘土等材料一般对外购买，不需自行处理三、砂处理工艺流程砂处理工艺设备第二节砂处理系统的工艺设备工艺设备：用于完成某一工艺过程的设备一、磁分设备按磁源分：永磁、电磁永磁分离设备的磁源为永磁块，主要材料为锶铁氧体、铝铁硼材料。电磁分离设备的磁源为电磁铁，通过螺旋管原理产生磁场。1、永磁分离滚筒(S95系列)结构：非磁性筒体；固定磁极座；磁系包角150°工作过程：使用：用于设备的转卸处，料层厚度一般为45~75mm砂处理工艺设备2、永磁皮带轮(S97系列)组成：筒体为非磁性材料—不锈钢磁座为磁性材料—低碳钢磁极和磁座之间采用非磁性螺栓联接磁极为偶数工作原理使用：可做为皮带机的头轮在旧砂输送过程中实现磁选，一般用于第二级磁选，分离厚度为70~140mm砂处理工艺设备3、带式永磁分离机(S99系列)组成：平面磁系；环形磁选皮带；来料方向设有档板使用：和皮带输送机垂直交叉安装，当用于倾斜皮带机上时，皮带机的倾角不大于12°。一般用于第一级磁选，分离层厚度为80~120mm。砂处理工艺设备带式永磁分离机的布置形式砂处理工艺设备二、筛分设备按筛孔尺寸大小将颗粒状物料进行机械分类的方法称为筛分，其相应设备称为筛分设备。按设备的工作特征分类：摆动筛、振动筛、滚筒筛（一）滚筒筛滚筒筛因将其筛网作成了圆筒形、圆锥形或六棱锥形而得名。1.普通滚筒筛(S41系列)特点：工作平稳可靠，但安装落差较大。砂处理工艺设备2.滚筒破碎筛(S42系列)组成：托轮式传动装置；破碎用举升板；螺旋输送叶片工作原理：筛分+破碎使用：具有筛分和破碎双重作用，多用于砂处理系统一级筛分破碎砂处理工艺设备（二）振动筛砂机分类：单轴惯性振动筛砂机、双电机驱动的惯性振动筛砂机1.单轴惯性振动筛的原理(S46系列)工作原理：惯性振动，其轨迹是近似的圆使用：多倾斜安装，用作小型砂处理系统砂处理工艺设备2.双电机驱动惯性振动筛(S45系列)振动筛的结构使用：工作可靠，筛分效率高，并可通过调整激振力调整设备的工作状态，广泛应用于砂处理系统中。砂处理工艺设备1.废料槽2.筛体3.振动电机4.筛网5.压木6.筛网张紧装置7.出砂口8.弹簧砂处理工艺设备工作原理：双电机同步反向旋转，惯性力在两电机轴线的联线方向上相互抵消，在两电机的轴线的垂线方向上相线叠加，使振动筛产生直线振动两电机靠同步追逐原理实现同步反向旋转砂处理工艺设备三、冷却设备（一）热砂冷却的工艺基础1.热砂的危害当砂温达到49℃时将影响型砂的紧实率、透气性、湿强度和干强度，当高于60℃时，加入的水分会立即蒸发，很难控制型砂的水分，型砂的性能将无法保障。并且型砂中的水蒸汽会凝结在模型或砂斗壁上，造成型砂挂斗、挂模。2.热砂冷却的途径风冷：砂子的热容为920J/Kg，20℃空气的热容为1300J/m3℃，不经济，每使1Kg砂子温度降低1℃，需用0.7m3的空气温度升高1℃，很不经济，并且效果不佳增湿冷却：20℃水的蒸发潜热为2.45×106J/Kg，每蒸发1%的水分可使砂子降低26.6℃，经济，效果好。砂处理工艺设备3.热砂汽化增湿冷却的条件：1）水和砂子充分接触并分布均匀2）蒸发出的水蒸汽应迅速排走（二）热砂冷却设备按工作特征分类：双盘搅拌冷却机、沸腾冷却机、冷却提升机1.双盘搅拌冷却机(S83系列)组成：变截面风箱；转向相反的十字头；重锤控制的出砂门工作原理：汽化冷却及对流换热特点：●工作可靠，冷却效果好●此工艺过程中加入新砂，可对砂子起到冷却和预混的作用。砂处理工艺设备2.振动沸腾冷却装置(S86系列)1）流化床(沸腾床)的概念气体通过固体颗粒流动，使固体颗粒呈现出类似于液体的状态。●固定床●预流化床●流化床砂处理工艺设备2）振动沸腾冷却床（S86系列）原理：汽化冷却及对流换热砂处理工艺设备3.冷却提升机(S87系列)组成工作原理：汽化冷却及对流换热工作过程：通过调节挡料板调节返回物料的量，调节冷却效果特点：●具有提升和冷却双重作用●对旧砂有一定的再生作用●旧砂在机内停留时间短，和空气作用不充分，冷却效果差砂处理工艺设备四、破碎设备落砂后的旧砂中含有一定数量的砂团，需要将这部分砂团破碎以提高砂子的回用率。1、片击式破碎机(S37系列)工作原理：利用对砂团的冲击、切割作用实现破碎。1.电动机2.三角皮带3.机壳4.转盘5.叶片6.销轴7.传动轴砂处理工艺设备2、反击式破碎机(S38系列)工作原理：利用板锤和反击板对砂团的冲击作用实现破碎1.转子2.板锤3、4.反击板5.固定筛板砂处理工艺设备五、烘干设备除去砂子中的水分三回程烘干滚筒(S62系列)工作原理：利用对流换热及热传导实现烘干特点：热交换形式多，即有对流换热又有热传导热交换时间长，整个过程约4~5min热效率高第四章砂处理生产线砂处理工艺设备砂处理工艺设备六、混砂设备机械化砂处理是以混砂机为核心的型砂制备与处理系统，型砂质量除与原材料的性能有关外，混砂是影响型砂质量的关健因素。分类：按工作性质分：间歇式、连续式按混砂机构的特征分：碾轮式、转子式、碾轮转子式、摆轮式（一）碾轮式混砂机(S11系列)砂处理工艺设备1.碾轮式混砂机的工作原理砂处理工艺设备通过碾轮对造型材料的碾压、搓揉以及刮砂板的搅拌作用达到混砂的目的。2.强化碾轮式混砂机混砂过程的措施●强化混砂过程的途径：增加碾压力、增加碾压次数、增加砂粒之间的相对运动。●采取的措施：提高混砂机的主轴转速；增加碾压力；增强对型砂的搅拌作用3.弹簧加减压装置工作原理：将弹簧力施加到碾轮上，在不增加碾轮质量的前提下，增加碾轮的碾压力砂处理工艺设备弹簧加压装置的特点：●在保持一定碾压力的情况下减轻了碾轮的质量，从而可以提高主轴转速。●碾压力可随着混砂过程以及混砂机中物料的多少而自行调节，随混碾时间的延长，型砂强度提高，砂层变厚，碾轮上抬，弹簧加压，碾压力增加，当卸料时，随砂层变薄，碾轮下降，碾压力减小。砂处理工艺设备弹簧加压装置的结构砂处理工艺设备4.碾轮式混砂机的结构砂处理工艺设备混砂机的结构特点：灰绿岩铸石底板弹簧式加压装置抽屉式卸砂门带有松砂棒的碾轮带快速取样器带回转接头的加水器砂处理工艺设备带壁刮板内刮板工作特点：间歇式工作应用：混砂质量好，可用于各种类型粘土砂的混制，有时也用于水玻璃砂、合脂砂的混制。生产中应避免负载起动。砂处理工艺设备（二）双碾轮连续式混砂机(S17系列)砂处理工艺设备工作原理：同碾轮式混砂机特点：①连续混砂，生产率高②可通过调整卸砂门调整物料的混碾时间③要求回用砂的质量要稳定均匀④主要为单一型砂的造型线混制型砂在所有的混砂机中，碾轮式混砂机的混砂质量最高，但其型砂的松散性较差。（三）碾轮转子式混砂机(S13系列)混砂机构：碾轮+松砂转子工作原理：利用碾轮对型砂的碾压、搓揉和拖抹作用以及转子对型砂的强烈的剪切、冲击、混合作用实现混砂砂处理工艺设备碾轮转子式混砂机砂处理工艺设备和碾轮式混砂机相比：增加了中刮板；将一个碾轮换成了松砂转子（松砂转子由行星齿轮传动）特点：①保留了碾轮混砂的优点，混砂质量好。②由于混砂转子的存在，强化了对型砂的搅拌作用，提高了工作效率，混砂周期短。③其混制的型砂松散性要好于碾轮式混砂机，但强度略低砂处理工艺设备（四）摆轮式混砂机(S12系列)组成：转盘、摆轮、刮板工作原理：摆轮对砂子的碾压作用+刮板对砂子的搅拌作用砂处理工艺设备（五）转子式混砂机按底盘是否转动分：固定底盘、转动底盘按转子轴线是否转动又分为：固定转子、行星转子1.逆流转子式混砂机(德国Eirich公司产品，属高速转子混砂机)底盘以6~10r/min的转速顺时针方向回转，刮砂器以24~40r/min转速逆时针方向转动，混砂转子以600r/min左右的转速逆时针方向转动混砂原理：利用逆流转子对型砂的冲击、剪切以及砂子之间的摩擦作用混砂。特点：混砂速度快，生产率高，如在卸砂口装上圆盘给料机可布置成连续式混砂机，但其消耗功率大砂处理工艺设备2.低速转动刮板式混砂机（BMD公司的CM混砂机属低速混砂机刮板转速在13～24r/min砂处理工艺设备3.转子式混砂机(S14系列)工作原理：低速回转的主轴带动刮板推动物料成为峰谷起伏的环流，为转子供料。中速回转的转子对型砂进行冲击、剪切。正是利用砂子间的碰撞、剪切、摩擦作用达到混砂目的。特点：一次加料量大，混砂周期短，结构简单，但型砂的质量比碾轮式混砂机稍差。砂处理工艺设备砂处理工艺设备六、混砂过程的水分调节1.利用紧实率调节混砂机的加水量紧实率和型砂的水分之间存在着固定的关系，可利用这种关系实现水分控制。工作原理：型砂经取样器从混砂机中取出，然后经松散后由振动给料机送入槽轮，经槽轮和压料轮压实，在此过程中，因型砂的紧实率不同，压实轮上抬的距离不同，而发出电信号控制加水量砂处理工艺设备加水过程的控制加水过程分为基本加水、粗加水和精加水先加基本水，其量略低于应加水量的下限，这时紧实率低，传感器发出信号，使粗加水和精加水阀同时开启，待测出坚实率值接近设定的紧实率值时，粗加水阀关闭，最后由精加水阀补充少量的水，直到要求的紧实率。砂处理工艺设备2.利用测湿、测温实现自动加水砂处理工艺设备3.型砂的在线自动检测1）转台式型砂型砂在线自动检测当制备好的型砂在带式输送机上输送时，取样气缸带动取样器下降取样并提升，推样气缸将砂子推入松砂装置，经松砂后加入样筒，在转台转动过程中将样筒中多余的砂子刮除，样筒转至第二工位测紧实率，转至第三工位测抗剪强度及剪切极限变形量，至第四工位，将样筒清理干净以准备进入下一循环。1.取样气缸2.推样气缸3.松砂装置4.加砂工位5.取样器6.转台驱动装置7.转台8.抗剪强度测定工位9.紧实率测定工位a）原始位置b）加砂c）测定紧实率d）测定强度并推出砂样1－混砂机2－取样门气缸3－测定紧实率气缸4－测定湿压强度及推出砂样气缸5－底板移动气缸6－砂样筒移动气缸7－标准砂样筒8－底板9－刮砂板2）往复式型砂性能在线检测仪原理思考题说明常用永磁分离设备的特点及应用场合。说明汽化增湿冷却的条件及工作原理。说明双电机驱动的直线振动筛的直线振动原理。说明弹簧加压装置的工作原理。说明碾轮式混砂机的工作理。说明转子式混砂机的工作原理。